The study of upper limb movements has a long history…

Upper limb movements
Ing. F. Menegoni
Laboratorio di Analisi della Postura e del Movimento ”Luigi Divieti”
Introduction
The study of upper
limb movements has a
long history…
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Dipartimento di Bioingegneria
Politecnico di Milano
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Introduction
Upper limb movements are fundamental for daily
living activities.
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Introduction
The study of upper limb movements not only is
important in the clinical field, but also has an
important role in the characterization of specific
tasks in healthy subjects:
INDUSTRIAL
CLINICAL
SPORT
FIELD
FIELD
SCIENCE
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Introduction
There is a wide range of pathologies with
consequences on functional limitation of
upper limb movements:
CLINICAL
FIELD
• Cerebral Palsy
• Multiple Sclerosis
• Parkinson’s disease
• Spino-cerebellar lesions
•…
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Brief description of
upper limbs
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Upper limbs
Robert Bentley Todd, Sir William Bowman,
1857, The Physiological Anatomy and
Physiology of Man
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Muscular apparatus
Muscles of the upper limb
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Bones of upper limbs
Clavicle
Shoulder
Humerus
Scapula
Upper arm
Radius
Forearm
Ulna
Carpus
Hand
Metacarpus
Phalanges
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Shoulder joint
Upper arm flexion/extension
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Shoulder joint
Upper arm abdo/adduction
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Shoulder joint
Sterno-clavicular movement:
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Elbow joint
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Potential model
Ball and
socket
joint
Rotating
hinge
joints
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Quantitative
analysis of upper
limb movements
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Gait Analysis: main aspects
GAIT ANALYSIS
“Limited”
movement
Cyclic
movement
Well defined
movement
Repeatable
movement
DEVELOPMENT
AND USE OF
STANDARD
PROTOCOLS
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Upper limb: main aspects
Unavailable
standard
movement
UPPER LIMB
It is difficult to
is notfrom
concepts
VerytransferThere
a
cyclic
gait
analysis
to
upper
moveable
movement
articulations limb movements
Repeatable
movement?
LACK OF
STANDARD
PROTOCOLS
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Experimental setup
1) Choice of a movement
2) Marker and EMG placement, related to
pathology and deficiencies
3) Choice of variable of interest for the
considered pathology
The choice of experimental setup is based on
pathology and variables of interest
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Experimental protocol
The choice of experimental setup is related to
considered pathology
Reaching
Grasping
Hand to mouth
Finger
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Experimental protocol
The choice of the experimental protocol is
influenced by pathology, analyzed movement
and variables of interest.
6 markers
1 marker
21 markers
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Experimental protocol
Many parameters can be computed and they
are strictly related to analyzed movement,
marker set, and biomechanical model.
The aim is the functional characterization of
movement: quantify functional limitation,
highlight motor synergies, focus on motor
control, …
Angles
Trajectories
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Experimental protocol
Elbow flex/ext:
morphology, velocity,
peaks, …
Elbow flex/ext, shoulder
angles, trunk angles:
velocity, range of motion,
…
Elbow flex/ext, shoulder
angles: velocity,
acceleration, frequency
analysis, …
2007
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Experimental protocol
Movement time, initial
direction, velocity peaks, …
Movement time, index of
curvature, number of
movement units, …
Number of movement
unites, normalized Jerk:
Velocity profiles, grasp
aperture, …
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